Индекс цветопередачи светодиодных ламп. Индекс цветопередачи (RA) и Цветовая температура

Создавая своими руками системы освещения в своем доме нужно хотя бы на начальном уровне разбираться в наиболее важных параметрах не только осветительных приборов, но и источников света. При этом выбор лапочки для подсветки играет важную роль в создании комфортных условий для пребывания в помещении. Одним из наиболее важных параметров для лампочек является индекс цветопередачи, который обозначается как CRI (color rendering index) или Ra.

Индекс цветопередачи

Самые важные моменты, касающиеся данного показателя, нами будут рассмотрены в этой статье.

Основные параметры индекса

Такой параметр, как коэффициент или индекс цветопередачи, можно встретить на упаковке любого источника света. Коэффициент Ra отражает то, насколько достоверно и точно выбранная вами модель будет передавать истинный цвет объектов, освещаемых световым потоком по отношению к лампам накаливания и солнечному свету. Таким образом, чем выше будет этот показатель, тем более натуральнее и естественнее будут выглядеть подсвеченные объекты.

Обратите внимание! Это утверждение будет справедливым лишь для людей, которые не имеют серьезных нарушений со стороны зрительной системы.

Вариант подсветки предметов

Стоит отметить, что коэффициент цветопередачи является относительной величиной. Он определяется в диапазоне от 0 до 100. Его величина отражает степень соответствия цвета объекта его естественному цвету при подсветке различными осветительными приборами.
Сегодня расчет CRI осуществляется по методике CIE (1995), которая была разработана Международной комиссией по освещению. Индекс определяется исходя из разницы в цветности, которая возникает при сравнительной подсветке 8 стандартных цветов на тестируемом образце. При этом оценка соответствия опирается на эталонный источник света, которые обладает той же цветовой температурой. В результате, чем меньше определится средняя разница, тем CRI значение будет больше.
Данная методика имеет следующие особенности:

• включает определение сдвига от идеальных значений для нескольких стандартных цветов;
• тестируемая модель по методике направляется на восемь эталонных цветов (из 14 существующих);
• затем необходимо вычислить численные значения получившегося отклонения для каждого из них.

Измерение параметра

Данная методика, в качестве эталонных цветов, используемых в вычислениях, использует такие цвета:

• светло-коричневый;
• грязно-розовый;
• пастельно-голубой;
• оливковый;
• пурпурный;
• бирюзовый;
• светло-фиолетовый;
• Светло-зеленый.

Теперь осталось определить лишь значения, которые может иметь индекс цветопередачи. Как мы уже выяснили, чем меньше будет отклонение реально полученных цветов после подсветки от эталона, тем большими значениями станет определяться данный параметр.
Оптимальное значение этого коэффициента, как не сложно догадаться, будет у солнечного света. Именно он в методике расчета принимается за 100. Рост отклонения приводит к уменьшению показателя, отображая тем самым ухудшение передачи цветности.

Обратите внимание! Для человеческого глаза оптимальным будет значение CRI в диапазоне от 80 до 100.

Параметры индекса для различных источников света

Для того чтобы на понятном примере разобраться с коэффициентом цветопередачи, рассмотрим этот параметр у наиболее распространенных на сегодняшний день моделей:

• лампа накаливания. Создает поток, максимально приближенный к солнечному. Имеют самый высокий CRI среди всех моделей. Он здесь приближен к 100;

Свет лампы накаливания

• галогеновые лампочки. Практически не отличаются от ламп накаливания по данному параметру;
• люминесцентные лампочки. Продукция известных производителей современных энергосберегающих ламп имеет CRI в диапазоне от 80 до 90 (оптимальном для человеческого глаза);
• светодиодные лампочки. Это наиболее современные модели, которые имеют много положительных характеристик, в том числе и индекс цветопередачи. CRI у таких лампочек находится в одном диапазоне с люминесцентными моделями (80 и выше);

Обратите внимание! На рынке все еще встречается светодиодная продукция старого образца, имеющая не только определенные недостатки из-за несовершенства конструкции, но и низкую цветопередачу.

Свет от светодиодной лампы

• лампы высокого давления газоразрядного типа. Для таких изделий характерны самые низкие значения CRI. Это показатель не дотягивает и до 40. Хоте некоторые современные модели имеют CRI на уровне 90 и выше.

Свет от галогеновой лампы

Теперь вы знаете характеристики различных источников света по данному критерию оценки, что поможет вам выбрать более подходящий вариант для каждого конкретного случая.

Заключение

Для того чтобы освещение было полноценным и приятным для ваших глаз, необходимо выбирать осветительные модели не только по стоимости и сроку службы, но и по индексу цветопередачи. Это будет самым правильным решением.

Как сделать бумажный светильник своими руками
Как проверить работоспособность светодиодной ленты
Как сделать подключение светодиодной ленты к компьютеру

Индекс цветопередачи (CRI, или коэффициент цветопередачи) – параметр, который характеризует соответствие естественного цвета тела кажущемуся при освещении.

Дело в том, что освещение предметов разными лампами позволяет увидеть, что возможны разные варианты результата. В некоторых случаях цвета выглядят более естественно и точно, в других случаях они выглядят далеко не так, как при дневном освещении. Выходит, что две лампы различных типов могут иметь одну цветовую температуру, однако передавать цвета по-разному. Спектр свечения светильников неравномерен, цветопередача зависит от их энергии в определенном участке спектра.

Характеристика цветопередачи светильника описывает, насколько натурально видятся окружающие предметы в свете лампы. А в качестве количественной меры применяется индекс цветопередачи. Это величина от 0 до 100, характеризующая уровень соответствия цвета, полученного от тестируемого светильника, к естественному цвету тела. Результат 100 – полное совпадение – будто при солнечном свете, – то есть цвет передаются максимально верно.

Термин появился в 60-70-х годах прошлого века. Изначально CRI был разработан с целью сравнения источников светового излучения непрерывного спектра, чей коэффициент CRI был выше 90, так как ниже 90 могут быть два источника с одним и тем же CRI, но с сильно отличающейся передачей цвета.

Измерение коэффициента цветопередачи

Чем меньше отклонение кажущегося цвета от естественного (лампы с высокой цветопередачей), тем лучше характеристика CRI источника.

Источник света с показателем R a = 100 излучает свет, который оптимально отображает все оттенки. При более низких значениях оттенки передаются хуже:

Существует система, которая математически сравнивает изменение расположения излучения в спектральной шкале в сравнении с цветами, освещаемыми эталонным источником светового излучения. Затем средние различия вычитаются из 100 и получается индекс CRI.

Таблица основных оттенков, точность передачи которых определятся индексом CRI:

Для человеческого глаза комфортное значение CRI – от 80 до 100 R a Здесь индекс цветопередачи светодиодных лампоптимален.

По определению, если нет разницы, как выглядят цвета освещенных предметов, источнику излучения присваивается CRI, равный 100. Таким образом, малые различия в цветопередаче приближают значение CRI к 100, тогда как более существенные различия приведут к меньшей величине коэффициента CRI. При сравнении цветовых температур диапазон 2000 – 5000 К, эталонным источником светового излучения считается «излучатель черного тела», с цветовыми температурами более высокого диапазона – дневной свет.

Светодиоды и индекс цветопередачи

Проводятся исследования, согласно которым обнаруживается, что белый свет, получаемый в результате смешения красных, синих и зеленых светодиодов, предпочтительнее, чем световое излучение, которое создается лампами накаливания и галогенными светильниками, даже если у ламп накаливания более высокие показатели CRI. На самом деле технический отчет под названием «Цветопередача белых светодиодных источников света» сообщает, что разработанный комиссией коэффициент CRI обычно неприменим для проведения прогнозов параметров цветопередачи источников света, если среди них есть светодиоды белого излучения.

Это проистекает из рассмотрения множества анализов, в которых изучались и сине-красно-зеленые (RGB) светодиодные кластеры, и белые светодиоды, покрытые фосфором. Обозреватели оценили внешний вид сцен, освещенных при использовании светильников с разными индексами цветопередачи, и выяснили, что не существует точной взаимозависимости между подсчитанными показателями CRI и классификациями. Во многих случаях светодиоды RGB имели индексы цветопередачи, приблизительно в районе 20, однако при этом хорошо зарекомендовали себя при передаче цветов. Возможное объяснение данному факту заключается в том, что, как правило, они имеют склонность без смещения цветопередачи оттенков повышать насыщенность восприятия большинства цветов.

Департамент энергетики США дает следующие рекомендации: проводятся долгосрочные разработки и исследования в области создания обновленной системы для точной оценки качества светового излучения, которая могла бы быть применена к любому источнику излучения. Пока же индекс цветопередачи светодиодных ламп можно считать одним из параметров при оценке их самих и систем, основанных на них. Он не должен применяться для выбора конкретного изделия светотехники без тестирования изделия и предварительных персональных оценок на предполагаемом месте использования.

1. Определите визуальные задачи, которые, как ожидается, будут выполняться данным источником света при освещении. Если верность цветовоспроизведения имеет критическое значение (например, в пространстве, где ткани или цвета сравниваются и при электрическом, и при дневном освещении), показатели индекса цветопередачи имеющейся метрической системы могут быть полезны и пригодны для применения при оценке светодиодных изделий.
2. Если более важен внешний вид цвета, а не верность цветовоспроизведения, не стоит исключать белые светодиоды лишь по причине их сравнительно низких показателей CRI. Некоторые изделия с CRI даже столь низкими, как 26, все же могут излучать приятный визуально белый свет.
3. Коэффициент CRI можно сравнивать, если источники света имеют равную цветовую температуру. Данный тезис применим ко всем источникам света, а не только к светодиодам. Различия в величинах CRI меньше пяти единиц не существенны. Это значит, что источники света, имеющие индексы цветопередачи, например в 82 и 85, практически одинаковы.
4. В случаях, когда внешний вид цветов или верность цветовоспроизведения являются важными факторами, следует лично оценивать светодиодные системы, и если это возможно, то на предполагаемом месте эксплуатации.

Необходимо отметить, что современные методы компьютерной обработки данных и анализа спектра позволяют полностью автоматизировать измерение индекса цветопередачи, исключив из него использование пластин заданного цвета. Определяется зависимость спектральной плотности светового излучения от длины волны. И по результатам данного исследования с помощью специального алгоритма происходит прямое вычисление CRI.

Индекс цветопередачи (CRI) – это характеристика уровня соответствия источника света и истинного цвета предмета при естественном освещении. Этот параметр позволяет пользователям ориентироваться при определении качества и характеристик точной передачи оттенков и цветов предметов при использовании искусственного источника.

Одной из особенностей человеческого глаза является изменение оттенков и цветовой картинки при изменении тона светового излучения, направленного на предмет. При одном оттенке освещения предмет выглядит естественно, в то время как световой поток другого оттенка придаёт предмету некорректные цвета и неестественный вид. Цветовая температура – один из основных факторов, влияющих на распространение тех или иных источников светового излучения.

Особенности

Параметры лампы должны быть максимально приближены к натуральному освещению, этим можно достичь наиболее натуралистичного вида окружающей обстановки и приемлемого для человеческого глаза светового потока. Для того чтобы более точно определить диапазон света, используется относительная величина, получившая название индекс цветопередачи.

Свет – это довольно сложное и ёмкое понятие. Его основной характеристикой в плане разделения цветов является спектральный состав. Грубо говоря, для того чтобы жёлтый предмет выглядел жёлтым, необходимо чтобы он отражал только волны этой частоты, поглощая остальные. При работе со стандартами Ra значение имеет качество освещения предмета. Причина – в одном из свойств человеческого глаза: чем выше качество освещения, тем более тонкие оттенки различает глаз.

Впервые термин CRI появился в обращении в 60-х годах ХХ века, он разрабатывался для сравнения ламп непрерывного спектра. Позднее появились источники света и с другими характеристиками. На сегодняшний день CRI имеет числовое значение от 0 до 100, характеризующее степень соотношения искусственного освещения к истинному, полученному при естественном свете. В системе СИ это значение обозначается как CRI. В переводе с английского языка эта аббревиатура расшифровывается как color rendering index, этот же параметр именуется Ra.

Важно! CRI – это индекс цветопередачи, в то время как Ra – это его значение.

Оценка качества и определение индекса

Эталонным значением Ra принимается солнечный свет, его значение принято за 100. Нужно отметить, что в процессе развития он неоднократно изменялся и совершенствовался. Так, до 1974 года методика определения цветопередачи состояла из проверки 8 эталонных истинных цветов, по сравнению с полученными при работе с испытываемым источником. После 74 года к основным добавили ещё 6 дополнительных оттенков. На настоящее время методика определения Ra состоит в расчёте цветовых сдвигов 14 эталонных цветовых шаблонов с истинным солнечным светом (100 единиц) или абсолютно черным раскалённым телом, которое, как известно, поглощает все частоты, это значение принято за 0.

Измерение производится следующим образом:

1. Источник света, цветопередача которого подлежит определению, направляется на цветовые шаблоны. Оборудованием, предназначенным специально для этой цели, определяется цветовой спектр эталонной пластины под исследуемой лампой;
2. На эталон направляются истинные источники света, характеристики освещения фиксируются с помощью специального оборудования;
3. С помощью ЭВМ и разработанного программного обеспечения рассчитывается разница между световыми потоками и уровнем лампы по сравнению с эталонным истинным светом;
4. Высчитывается среднее арифметического значение CRI, которое и будет считаться параметром этого источника освещения.

Недостатком этого способа является ограничение определения цветопередачи. Метод работает только с непрерывно-спектральными источниками освещения, коэффициент которых более 90Ra. При меньших значениях данный индекс цветопередачи неточен в определении, так как может возникнуть ситуация, когда несколько ламп при одинаковом значении Ra будут иметь разный оттенок света и по-разному освещать предметы, обладая разной цветовой температурой.

Несмотря на новые разработки, от этого недостатка избавиться так и не получилось, по этой причине именно температура на настоящее время является основной характеристикой при определении цветопередачи источников света. Нужно отметить, что основным направлением развития источников освещения в настоящее время являются светодиоды белого цвета, но и в этом случае определение индекса по этой методике не является точным ввиду малого наличия частоты красного цвета в их излучении. При этом цветопередача белых светодиодов значительно выше, чем указывается контрольными параметрами, определёнными по методике, указанной выше.

Интересно. Основные тона CRI имеют следующие обозначения: R1 – увядшая роза, R2 – зеленовато-желтый с уклоном в сторону коричневого, горчичный цвет, R3 – один из оттенков зеленого, салатовый, R4 – светлый изумрудно-зелёный, R5 – бирюза, R6 – яркий небесный голубой оттенок, R7 – фиолетовый цвет, получивший название фиолетовой астры, R8 – сиреневый.

Проблемы с CRI, поиски новых стандартов

Несмотря на ранее проявившиеся недостатки методики CRI, официальное решение по ним появилось только в 2007 году, именно в этот год международная комиссия освещенности определила недостаточность этого индекса для определения параметров светодиодов белого цвета. Новая методика измерений была разработана уже к 2010 году. CQS, или color quality scale, основана на 15 основных эталонах насыщенного цвета. Но, несмотря на внешнюю схожесть наименования индекса и наличие эталонных образцов, эта методика измерения абсолютно другого типа. В системе CQS нет такого сильного влияния моно-оттенков. Так, например, не столь ярко выражено влияние красного цвета. Это позволяет этой системе расчётов более плотно входить в цветовую гамму приемлемого для человека света.

Но и, несмотря на это, индекс цветопередачи CQS несовершёнен, в нем, как и в более ранней системе CRI, полностью отсутствует фактор корректировки оттенка света в зависимости от его тона и насыщенности. Человеческий глаз – достаточно сложный прибор, и полностью передать его возможности по оценке светового излучения эталону пока не удаётся. В 2015 году был введён новый стандарт, ТМ-30-15, в отличие от ранних, на этот раз были использованы 99 цветовых шаблонов, включающих не только эталонные образцы, но и различного рода предметы. При расчёте используются такие параметры, как насыщенность и тоновое наполнение светового потока. Но по настоящее время этот индекс не получил широкого распространения ввиду сложности измерения и несоответствия его ряду параметров других источников освещения, кроме светодиодных ламп.

Современность и подбор по световым характеристикам

Как уже упоминалось выше, вновь появившиеся стандарты CQS и ТМ-30-15, несмотря на свою точность, широкого распространения не получили. В основном, для определения значения правильности передачи оттенков цвета до настоящего времени используется устаревший индекс CRI. По этой причине при подборе источников освещения, в первую очередь, необходимо обратить внимание на лампы CRI выше 90 Ra, так как именно они наиболее приближены к истинному свету. Меньшие значения можно использовать лишь в промышленных и бытовых целях. Значение менее 70 Ra стоит использовать лишь при монтаже уличного освещения, а также в аварийных и низко востребованных сетях.

Для жилых и офисных помещений идеально использовать лампы, прошедшие сертификацию ТМ-30-15, – это стандарт, наиболее полно передающий истинную цветопередачу.

Видео

В данном экспресс-обзоре, я проверил 10 разных светодиодных лампочек, используя спектрофотометр. Впечатления и детальная информация - под катом.

В качестве проверочного инструмента использовал спектрофотометр USB-650 Red Tide: ($1840+доставка).
Будет минимум фото, в основном графики, и особенности.
Смотреть будем два основных параметра (Я приведу очень упрощённое, «кухонное» описание):
Коррелированная Цветовая Температура (CCT). Грубо говоря, чем это значение больше, тем синюшней цвет, чем ниже - тем больше в сторону оранжевого клонится. Оптимальным считается значение от 4500К до 6500К. Конкретное значение - это предмет споров и обсуждении, наука к конкретному решению пока не пришла.
Индекс цветопередачи, коэффициент цветопередачи (англ. colour rendering index, CRI или Ra) - параметр, характеризующий уровень соответствия естественного цвета тела видимому (кажущемуся) цвету этого тела при освещении его данным источником света. Чем выше, тем лучше, но и визуальная заметность падает. Скажем разница между 60 и 70 значительно больше заметна, чем между 70 и 80.
Если вас заинтересовало более детальное описание данных параметров, то в вики есть статьи на тему:


А я, перейду к обзору.
Начну с лампочки, которая вынесена в заголовок. Там их много вариантов, Я брал модель non-dimmable 85-265V, 8W. Такую модель взял из за того, что хотел с нормальным драйвером, чтоб не мерцало. К сожалению, мерцает, и весьма заметно.




Индекс передачи цвета -86, весьма и весьма не плох, но цветовая температура в 2577К - это приблизительно как лампочка накаливания на 220вольт, если её включить на вольт эдак 160. Визуально, больше походит на натриевые лампы наружного освещения. Походу, заметно мерцает с удвоенной частотой сети, Поэтому, рекомендовать не буду.
№2 - Кукурузина на 263 штуки 5мм диодов с DD4:
(Линк мёртвый, зря не ходите)




Что тут сказать? - п-ц, а не лампочка. Синит ужасно, что видно по цветовой температуре - аж 22663К, ну и индекс передачи цвета - 71.7, тоже не фонтан. Про то, что адски мерцает, наверное, можно и не писать, и так понятно что лампочка - хлам.
№3 - Маленькая кукурузина с Gearbest:





Тоже синюшная - 8209К, и индекс цветопередачи тоже не ахти - 70.4. Из плюсов отмечу наличие нормального драйвера и отсутствие мерцания, так что в прихожую, на лестничную площадку и так далее - вполне можно.
№4 - Маленькая лампочка с DD4:





Тоже немножко синит, но вполне терпимо. Есть заметное мерцание, так как использован конденсаторный балласт. Для нежилых помещении - вполне можно. CRI=68.4, CCT=7648K
№5 - Magic Blue лампочка с Gearbest:





Цветовая температура тут 3207К, индекс цветопередачи достаточно высокий - 82.7, и мерцании с частотой сети, или удвоенной частоты сети, тоже нет, но есть два заметных недостатка: 1 - Малая мощность, приблизительно соответствует 25вт лампе накаливания, и яркость регулируется ШИМом, так что на малой яркости мерцание будет заметным.
№6 - Мини-кукурузина с Cndirect:
(Сайт глючит ужасно)



Цветовая температура - 3163К (терпимо), но вот индекс цветопередачи - 59.2, так что цвет больше похож на автомобильные противотуманки, чем на лампу накаливания. В придачу, схема с балластным конденсатором, а фильтрующий не поставили совсем, так что, мерцает жутко. Никак не рекомендую к покупке.
№7 - Лампочка с имитацией нитей накаливания с Buyincoins:





По качеству измеренных параметров - Индекс цветопередачи - 85.8, цветовая температура - 6575К, это лампочка чемпион данного обзора, и свет у неё очень приятный, но как всегда, пожалели конденсатор в фильтре, поэтому имеем ужасное мерцание с удвоенной частотой сети. Так что рекомендовать можно только в том случае, если доработайте питание.
№8 - Купленная в офлайне за $3 лед лампочка на 5вт, холодного белого цвета:



CRI=75, CCT=8630K, что на человеческом языке означает чуть заметную синеву, и так себе передачу цветов. Из плюсов - отсутствие мерцания, ибо есть импульсный драйвер.
Две следующие позиции, это уже лампочки другого принципа работы, привёл результаты для сравнения.
№9: General Electric Энергосберегающая 6500К:




На лицо очень интересный спектр, который в корне отличается от спектра у светодиодов - имеем несколько ярко выраженных пиков. Итого, 8234К и 76.2 - показатели на уровне средней лед лампочки, ничего особенного. Мне особенно не понравился пик на 365нм - это уже ультрафиолет, весьма нежелательный для глаз, да и интенсивность его высока. Из плюсов - отсутствие мерцания, и нормальное качество изготовления.
№10 - 77вт галогеновая лампочка OSRAM:





Монотонная, красивая линия, монотонно нарастает в сторону ИК. CCT=2809K, CRI=97.7 Мерцание не заметно. Вообщем, класс, если бы не ужасный нагрев.
Итого. В данном обзоре расмотрел 8 светодиодных лампочек, купленных в популярных интернет магазинах. Как можно понять из текста и графиков, вот так прямо взять и заменить ими обычную лампу накаливания, не получится - то мерцание сильное, то цветовая температура низкая, то передача цвета плохая. Может сложится впечатление, что светодиоды - это плохо. Как бы не так, я бы сказал по другому - Недорогие светодиодные лампочки - это плохо. И для сравнения приведу спектр с дорогой светодиодной лампочки, которая стоит не $2-5, а $30:



+ Нужен родной драйвер (китайские не подходят), который стоит около 20 долларов, и радиатор (ну скажем долларов 10). И что мы получаем, потратив «всего лишь» 60 долларов на одну лампочку?


3517К и CRI=89.5 - Очень и очень прилично. Естественно, нет никаких мерцании. Визуально свет как хороший, солнечный день, эдак в 3-4 часа дня, в средней полосе. Скажете дорого? Согласен, дорого, но лично мне, свое здоровье, и здоровье моих детей - дороже.